토양오염 정화작업으로 널리 사용되고 있는 방법 중 기체 추출 방식을 소개한다. 기체추출작업 (Vapor Extraction System) 또는 VES로 알려져있는 이 토양정화 기술은 지난 주에 설명한 지하수 관측공과 유사한 천공(Boring) 작업을 사용하며 기체 추출공과 함께 관측공을 설치하여 정화의 진행작업 및 효율성을 진단한다. 각각의 기체 추출공은 진공 발생기를 지표면에 장착하여 강한 압력의 진공을 발생시킨다. 지하 토양 속의 기체는 이러한 진공 압력으로 인해 추출공으로 빨려들어가 바깥으로 수집되는데 이때 지하의 오염물인 휘발성 유기 화학물 (Volatile Organic Carbon 또는 VOC)은 기체의 흐름으로 인해 휘발되어 토양 알갱이 자체나 알갱이와 알갱이 사이의 공간에 흡착되어 부분 제거된다. 제거되지 않은 유기 화학물질은 기체상태로 빨려나와 추출공 끝에 연결되어 있는 진공 압력발생 장치로 들어가는 데 이 장치에는 엔진이 장착되어 휘발성 오염물질을 산화 연소시키는 작용을 한다. 자동차의 배기가스 변환기와 마찬가지로 타고 남은 기체는 촉매 변환장치를 통해 깨끗이 정화된 배기가스의 형태로 유출된다. 이렇게 설치된 VES는 주위의 지하수 관측공들과 함께 지하에서 생성된 진공 압력의 크기를 측정하고 각기 다른 깊이에서 과연 효율적으로 오염물질을 제거해 낼 수 있는 지를 판단하게 된다.

지하에서 흡입되는 기체가 엔진으로 유입되는 통로에 외부의 공기와 소통할 수 있는 틈새 (Dilution Valve)를 초반에는 많이 열어 놓아서 진공 압력이 그다지 크지 않으나, 기체의 흐름 속도와 진공상태가 자리를 잡아감에 따라 이러한 틈새 밸브는 점차 줄여서 마침내 닫히게 된다. 결국 최대 가능한 진공 압력이 생기고 각 추출공을 중심으로 최대 허용치의 진공압력이 생성되게 된다. VES 시험은 보통 두 시간 동안 쉬지않고 진행되며 호스나 게이지등을 바꾸기 위해, 그리고 토양내부의 압력이 다시 평형을 이루기 위해 필요한 약 10분 내지 25분을 쉰 후 두 세 차례에 걸쳐 시행된다.

각각의 추출공에서 채취된 기체 샘플은 1 리터 용기에 담아지는데 주의해야 할 점은 외부의 공기와 소통할 수 있는 틈새를 완전히 막은 상태에서 최대 가능한 진공상태가 유지된채 행해져야한다는 것이다. 실험실로 보내지게 되면 분석하는 데에 얼마간의 시간이 필요하기 때문에 대충의 결과를 알기위해선 각각의 추출공에서 추가로 기체 샘플을 채취하여 PID (Photoionization Detector, 광이온화 검측기)를 사용하면 현장에서 어느정도의 탄화수소가 기체에 함유되어 추출되는 지를 알 수 있다. 보통 석유화학물질로 오염된 토양에서 진공 추출된 기체상태의 함유물은 메탄 과 메탄외의 탄화수소의 함유량을 분석함과 동시에 BTEX (방향성 유기화학 물질)에 대한 검사도 실시한다. 좀더 가벼운 탄화수소 (메탄에서 헥산까지)는 산소, 이산화 탄소, 일산화 탄소, 메탄, 질소등의 함유량을 알아보기위해 추가 분석이 필요하기도 하다.

VES 시험에서 얻고자하는 것은 Radius of Influence (영향 반경), 바꿔말해 진공의 중심인 추출공을 원의 중심이라고 할 때 과연 얼마만큼 멀리 진공효과가 미치는 지이다. 보통 발생되는 최대 가능 진공 압력수치의 1%까지가 미치는 거리를 말하는데, 발생시키는 진공압력이 커질수록 지하 토양 내부에서 유도되는 기체의 흐름 속도가 빨라진는 데, 추출공의 위치와 지질 환경에 따라 같은 압력을 가해도 훨씬 빠른 기체 흐름이 유발되는 가하면 아무리 높은 압력을 가해도 기체의 흐름이 그다지 효과적으로 상승하지 않는 경우도 있다. 예를들어 기체의 흐름속도를 10 CFM에서 20 CFM으로 높이는데 진공압력을 1 inch H2O에서 2 inch H2O로 높이면 가능한 추출공 (저압 진공)이 있는 반면, 똑같은 기체의 흐름속도를 발생하는 데 진공압력을 5 inch H2O에서 9 inch H2O로 까지 올려야 하는 경우 (고압 진공)도 있다.

이렇게 하여 최고 가능한 진공압력, 기체 흐름속도, 그리고 영향 반경, 세가지 조건이 모두 정해지면 과연 얼마나 많은 탄화수소를 효과적으로 토양으로부터 제거해낼 수 있느냐는 문제가 남는다. 오염정도에 따라 물론 다르나, 수십만 ppmv (기체 부피의 백만분의 일 단위)의 탄화수소가 추출되어 나오는 경우가 대부분이다. 저압 진공 방식은 기체의 흐름속도를 높이는데 높은 진공 압력이 필요하지않은 추출공에 적합하며 모래나 자갈 또는 알갱이가 굵은 실트 토양에 맞다. 10에서 20피트의 영향 반경이 생성되는 것이 보통이다. 고압 진공 방식은 비교적 투과가 힘든 찰흙 또는 알갱이가 적은 모래 실트등에 적용되는데, 기체의 흐름이 저압 진공 방식에 비해 용이하지 않은 이유로 몇배이상의 진공 압력이 필요하다.

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